EPON技術及應用課件：數(shù)據(jù)基礎-2

IP地址與子網(wǎng)劃分IP地址1．IP地址的結(jié)構和分類根據(jù)TCP/IP協(xié)議，連接在Internet上的每個設備都必須有一個IP地址，它是一個32位的二進制數(shù)，可以用十進制數(shù)字形式書寫，每8個二進制位為一組，用一個十進制數(shù)來表示，即0～255。每組之間用“.”隔開，例如176.16.122.204。IPv4地址IP地址的表示：將IP地址中網(wǎng)絡位和主機位固定下來后，IP地址被分成了不同的幾類：A類、B類、C類、D類和E類網(wǎng)絡號主機號32比特的二進制8比特表示成一個十進制數(shù)101011000001000001111010110011001286432168421IPv4地址的分類0NNNNNNNHostHostHost1891617242532A類：B類：10NNNNNNNetworkHostHost（1~126）（128~191）C類：110NNNNNNetworkNetworkHost（192~223）D類：1110MMMM多播組多播組多播組（224~239）E類：11110RRR保留保留保留（240~255）IPv4地址的分類IP地址類型第一字節(jié)十進制范圍二進制固定最高位二進制網(wǎng)絡位二進制主機位A類0~12708位24位B類128~1911016位16位C類192~22311024位8位D類224~2391110組播使用E類240~25511110保留試驗使用2．特殊IP地址①網(wǎng)絡地址。網(wǎng)絡地址用于表示網(wǎng)絡本身。具有正常的網(wǎng)絡號部分，而主機號部分為全“0”的IP地址稱為網(wǎng)絡地址。如129.5.0.0就是一個B類網(wǎng)絡地址。②廣播地址。廣播地址用于向網(wǎng)絡中的所有設備進行廣播。具有正常的網(wǎng)絡號部分，而主機號部分為全“1”(即255)的IP地址稱為直接廣播地址。如129.5.255.255就是一個B類的直接廣播地址。32位全為“1”(即255.255.255.255)的IP地址稱為有限廣播地址，用于本網(wǎng)廣播。③回送地址。網(wǎng)絡地址不能以十進制的127作為開頭，在地址中數(shù)字127保留給系統(tǒng)作診斷用，稱為回送地址。如127.0.0.1用于回路測試。④私有地址。只能在局域網(wǎng)中使用、不能在Internet上使用的IP地址稱為私有IP地址，私有IP地址有：

10.0.0.0～10.255.255.255，表示1個A類地址。

172.16.0.0～172.31.255.255，表示16個B類地址。

192.168.0.0～192.168.255.255，表示256個C類地址。0.0.0.0指己經(jīng)不是真正意義上的IP地址.它表示的是所有不清主機和目的網(wǎng)絡.這里的不清楚是指在本機的路由表里沒有特定條目指明如何到達.3．子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼用于識別IP地址中的網(wǎng)絡地址和主機地址。子網(wǎng)掩碼也是32位二進制數(shù)字，在子網(wǎng)掩碼中，對應于網(wǎng)絡地址部分用“1”表示，主機地址部分用“0”表示。還可以用網(wǎng)絡前綴法表示子網(wǎng)掩碼，即“/<網(wǎng)絡地址位數(shù)>”，如138.96.0.0/16表示B類網(wǎng)絡138.96.0.0的子網(wǎng)掩碼為255.255.0.0。判斷IP地址屬于哪類2024/10/25IP地址用點分十進制標記法二進制IP地址用點分十進制表示法表示成

202.93.120.442024/10/25網(wǎng)絡地址與廣播地址網(wǎng)絡地址：IP地址中對應的主機號為全0廣播地址：IP地址中對應的主機號為全12024/10/25子網(wǎng)的劃分2024/10/25為什么進行子網(wǎng)的劃分？由于目前IPv4的地址有限，而且只分為ABCDE五類地址，能用的只有ABC三個類別的地址，而且三個類別的地址范圍都比較大，造成IP地址浪費比較嚴重，為了提高IP地址的利用率，將ABC三個類別的地址再利用掩碼進行再劃分成更細的網(wǎng)段，盡量避免IP地址的浪費！劃分子網(wǎng)不僅可以充分利用IP地址資源，避免造成資源浪費，還可以減少網(wǎng)絡阻塞，減少網(wǎng)絡的廣播。2024/10/25劃分子網(wǎng)的定義劃分子網(wǎng)是使用主機號字節(jié)中某些位作為子網(wǎng)號的一種機制。在沒有劃分子網(wǎng)時，一個IP地址分為兩部分：網(wǎng)絡號和主機號，而劃分后一個IP地址成為三部分即網(wǎng)絡號、子網(wǎng)號、主機號；子網(wǎng)號和主機號是由原先IP地址的主機地址部分分割成兩部分得到的。因此，劃分子網(wǎng)的能力依賴于被子網(wǎng)化的IP地址類型。IP地址中主機地址的位數(shù)越多，能分得更多的子網(wǎng)和主機。劃分子網(wǎng)實際上是把主機地址的一部分拿走用于識別子網(wǎng)。2024/10/25如何進行子網(wǎng)劃分？2024/10/25A類地址：B類地址：C類地址：2024/10/25A類網(wǎng)絡號8x24-x主機號子網(wǎng)號B類網(wǎng)絡號16x16-x主機號子網(wǎng)號C類網(wǎng)絡號24x8-x主機號子網(wǎng)號帶子網(wǎng)的IP地址的組成：子網(wǎng)號主機號網(wǎng)絡號子網(wǎng)掩碼與子網(wǎng)的關系1、可用子網(wǎng)數(shù)（N）等于2的借用子網(wǎng)位數(shù)（n）次冪減去2：

N=2n-22、可用主機數(shù)（M）等于2的剩余部分位數(shù)（m）次冪減去2：M=2m-22024/10/25子網(wǎng)劃分的步驟(1)將要劃分的子網(wǎng)數(shù)目化成二進制，確定二進制的位數(shù)N：

如：劃分5個子網(wǎng)，5＝（101）2，則N＝3；（2）主機號從左往右前3位每一位置1：

如C類網(wǎng)N=3，則是11100000，轉(zhuǎn)換為十進制為224，則子網(wǎng)掩碼為255.255.255.224。

（3）子網(wǎng)個數(shù)：2N可用的子網(wǎng)個數(shù)為：2N-2

主機數(shù)為2M-2

N表示劃分的子網(wǎng)個數(shù)。

M表示占用主機地址的位數(shù)2024/10/25利用子網(wǎng)數(shù)來計算

在求子網(wǎng)掩碼之前必須先搞清楚要劃分的子網(wǎng)數(shù)目，以及每個子網(wǎng)內(nèi)的所需主機數(shù)目。

1)將子網(wǎng)數(shù)目轉(zhuǎn)化為二進制來表示

2)取得該二進制的位數(shù)，為N

3)取得該IP地址的類子網(wǎng)掩碼，將其主機地址部分的的前N位置1即得出該IP地址劃分子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼。

2024/10/25舉例將B類IP地址172.10.0.0劃分成27個子網(wǎng)：

1)27=（11011）2)該二進制為五位數(shù)，N=53)將B類地址的子網(wǎng)掩碼255.255.0.0的主機地址前5位置1，得到對應的子網(wǎng)掩碼為255.255.248.0。

2024/10/25利用主機數(shù)來計算

1)將主機數(shù)目轉(zhuǎn)化為二進制來表示

2)如果主機數(shù)小于或等于254（注意去掉保留的兩個IP地址），則取得該主機的二進制位數(shù)，為N，這里肯定N<8。如果大于254，則N>8，這就是說主機地址將占據(jù)不止8位。

3)使用255.255.255.255來將該類IP地址的主機地址位數(shù)全部置1，然后從后向前的將N位全部置為0，即為子網(wǎng)掩碼值。

2024/10/25如欲將B類IP地址168.195.0.0劃分成若干子網(wǎng)，每個子網(wǎng)內(nèi)有主機700臺：

1)700=1010111100

2)該二進制為十位數(shù)，N=10

3)將該B類地址的子網(wǎng)掩碼255.255.0.0的主機地址全部置1，得到255.255.255.255

然后再從后向前將后10位置0,即為：11111111.11111111.11111100.00000000即255.255.252.0。這就是該欲劃分成主機為700臺的B類IP地址168.195.0.0的子網(wǎng)掩碼。

下面列出各類IP地址所能劃分出的所有子網(wǎng)，其劃分后的主機和子網(wǎng)占位數(shù)，以及主機和子網(wǎng)的（最大）數(shù)目，注意要去掉保留的IP地址(即劃分后有主機位或子網(wǎng)位全為“0”或全為“1”的)：

2024/10/25試題:子網(wǎng)劃分(2)2024/10/25決定子網(wǎng)掩碼試題:子網(wǎng)劃分(3)計算新的子網(wǎng)網(wǎng)絡ID2024/10/25試題:子網(wǎng)劃分(4)2024/10/252子網(wǎng)64-2主機/子網(wǎng)C類地址：

200.200.200.0子網(wǎng)掩碼練習2024/10/25地址子網(wǎng)掩碼類別子網(wǎng)172.16.2.1010.6.24.2010.30.36.12255.255.255.0255.255.240.0255.255.255.0子網(wǎng)掩碼練習（答案）2024/10/25地址子網(wǎng)掩碼類別子網(wǎng)172.16.2.1010.6.24.2010.30.36.12255.255.255.0255.255.240.0255.255.255.0BAA172.16.2.010.6.16.010.30.36.0如何進行子網(wǎng)劃分？2024/10/25A類地址：B類地址：C類地址：如果希望在一個網(wǎng)絡中建立子網(wǎng)，就要在這個默認的子網(wǎng)掩碼中加入一些位，它減少了用于主機地址的位數(shù)。加入到掩碼中的位數(shù)決定了可以配置的子網(wǎng)。因而，在一個劃分了子網(wǎng)的網(wǎng)絡中，每個地址包含一個網(wǎng)絡地址、一個子網(wǎng)位數(shù)和一個主機地址，如圖下圖所示。2024/10/25A類網(wǎng)絡8x24-x主機子網(wǎng)B類網(wǎng)絡16x16-x主機子網(wǎng)C類網(wǎng)絡24x8-x主機子網(wǎng)在上圖中，子網(wǎng)位來自主機地址的最高相鄰位，并從一個8位的位組邊界開始，因為默認的子網(wǎng)掩碼總是在8位位組的邊界處結(jié)束。隨著主機位中加入子網(wǎng)位的增加，我們可以從左到右計數(shù)，并用和它們位置相關的值。將它們轉(zhuǎn)換為十進制。

從每個主機位加入的子網(wǎng)位中,得到子網(wǎng)的對應十進制數(shù)，總結(jié)在下表中：

2024/10/25IP地址的子網(wǎng)掩碼設置不是任意的。如果將子網(wǎng)掩碼設置過大，也就是說子網(wǎng)范圍擴大，那么，根據(jù)子網(wǎng)尋徑規(guī)則，很可能發(fā)往和本地機不在同一子網(wǎng)內(nèi)的目的機的數(shù)據(jù)，會因為錯誤的判斷而認為目的機是在同一子網(wǎng)內(nèi)，那么，數(shù)據(jù)包將在本子網(wǎng)內(nèi)循環(huán)，直到超時并拋棄，使數(shù)據(jù)不能正確到達目的機，導致網(wǎng)絡傳輸錯誤；如果將子網(wǎng)掩碼設置得過小，那么就會將本來屬于同一子網(wǎng)內(nèi)的機器之間的通信當做是跨子網(wǎng)傳輸，數(shù)據(jù)包都交給缺省網(wǎng)關處理，這樣勢必增加缺省網(wǎng)關的負擔，造成網(wǎng)絡效率下降。因此，子網(wǎng)掩碼應該根據(jù)網(wǎng)絡的規(guī)模進行設置。2024/10/25子網(wǎng)劃分的步驟將要劃分的子網(wǎng)數(shù)目轉(zhuǎn)換為2的M次方，如果劃分8個子網(wǎng)8＝2M則M＝3；將上一步確定的冪M占用主機地址高序位M位后轉(zhuǎn)換為十進制，如M為3，則是11100000，轉(zhuǎn)換為十進制為224，即為最終確定的子網(wǎng)掩碼。如果是C類網(wǎng)，則子網(wǎng)掩碼為255.255.255.224。在這里，子網(wǎng)個數(shù)與占用主機地址位數(shù)有如下等式成立：N

=

2M。其中，M表示占用主機地址的位數(shù)；N表示劃分的子網(wǎng)個數(shù)。2024/10/25子網(wǎng)表示法子網(wǎng)通過“子網(wǎng)掩碼”表示子網(wǎng)掩碼采用了32位二進制數(shù)值與IP地址的網(wǎng)絡號和子網(wǎng)號相對應的位用“1”表示與IP地址的主機號相對應的位用“0”表示如何判斷IP地址的網(wǎng)絡號、子網(wǎng)號和主機號？結(jié)合IP地址和其子網(wǎng)掩碼2024/10/25子網(wǎng)劃分2024/10/25

對路由器A來說，網(wǎng)絡號依然為169.10.0.0劃分方法子網(wǎng)字段總是直接跟在網(wǎng)絡號后面。也就是說，被借的位必須是缺省主機字段的前N位。這個N是新子網(wǎng)字段的長度。如表所示，對路由器來說，子網(wǎng)掩碼是判斷哪些位是路由選擇位，哪些位是主機位時的依據(jù)2024/10/25子網(wǎng)掩碼與子網(wǎng)的關系一種用以計算子網(wǎng)掩碼和網(wǎng)絡數(shù)量的公式：可用子網(wǎng)數(shù)（N）等于2的借用子網(wǎng)位數(shù)（n）次冪減去2：2n-2=N可用主機數(shù)（M）等于2的剩余部分位數(shù)（m）次冪減去2：2m-2=M2024/10/25試題:子網(wǎng)劃分(1)劃分主要考慮需要支持多少個子網(wǎng)，每個子網(wǎng)所具有的最大主機數(shù)舉例：某公司申請了一個C類地址200.200.200.0，公司有生產(chǎn)部門和市場部門需要劃分為單獨的網(wǎng)絡，即需要劃分2個子網(wǎng)，每個子網(wǎng)至少支持40臺主機決定子網(wǎng)掩碼計算新的子網(wǎng)網(wǎng)絡ID每個子網(wǎng)有多少主機地址2024/10/25子網(wǎng)劃分2024/10/252子網(wǎng)64-2主機/子網(wǎng)C類地址：

200.200.200.0子網(wǎng)掩碼練習2024/10/25地址子網(wǎng)掩碼類別子網(wǎng)172.16.2.1010.6.24.2010.30.36.12255.255.255.0255.255.240.0255.255.255.0子網(wǎng)掩碼練習（答案）2024/10/25地址子網(wǎng)掩碼類別子網(wǎng)172.16.2.1010.6.24.2010.30.36.12255.255.255.0255.255.240.0255.255.255.0BAA172.16.2.010.6.16.010.30.36.0如何進行子網(wǎng)劃分？2024/10/25A類地址：B類地址：C類地址：如果希望在一個網(wǎng)絡中建立子網(wǎng)，就要在這個默認的子網(wǎng)掩碼中加入一些位，它減少了用于主機地址的位數(shù)。加入到掩碼中的位數(shù)決定了可以配置的子網(wǎng)。因而，在一個劃分了子網(wǎng)的網(wǎng)絡中，每個地址包含一個網(wǎng)絡地址、一個子網(wǎng)位數(shù)和一個主機地址，如圖下圖所示。2024/10/25A類網(wǎng)絡8x24-x主機子網(wǎng)B類網(wǎng)絡16x16-x主機子網(wǎng)C類網(wǎng)絡24x8-x主機子網(wǎng)在上圖中，子網(wǎng)位來自主機地址的最高相鄰位，并從一個8位的位組邊界開始，因為默認的子網(wǎng)掩碼總是在8位位組的邊界處結(jié)束。隨著主機位中加入子網(wǎng)位的增加，我們可以從左到右計數(shù)，并用和它們位置相關的值。將它們轉(zhuǎn)換為十進制。

從每個主機位加入的子網(wǎng)位中,得到子網(wǎng)的對應十進制數(shù)，總結(jié)在下表中：

2024/10/25IP地址的子網(wǎng)掩碼設置不是任意的。如果將子網(wǎng)掩碼設置過大，也就是說子網(wǎng)范圍擴大，那么，根據(jù)子網(wǎng)尋徑規(guī)則，很可能發(fā)往和本地機不在同一子網(wǎng)內(nèi)的目的機的數(shù)據(jù)，會因為錯誤的判斷而認為目的機是在同一子網(wǎng)內(nèi)，那么，數(shù)據(jù)包將在本子網(wǎng)內(nèi)循環(huán)，直到超時并拋棄，使數(shù)據(jù)不能正確到達目的機，導致網(wǎng)絡傳輸錯誤；如果將子網(wǎng)掩碼設置得過小，那么就會將本來屬于同一子網(wǎng)內(nèi)的機器之